Uddannelses- og Forskningsministeriet - FTP - Titel Development of a New Sensing Platform for Nitroaromatic Explosives

Explosives pose a significant threat to the safety of our society. Being able to detect explosives in a real-life setting remains a challenge that, so far, only canines have mastered. The tetrakis-tetrathiafulvalene-calix[4]pyrrole sensor molecule, synthesized at the University of Southern Denmark in 2004, has proved to encompass the appropriate geometry and electronic distribution to interact positively via hydrogen bonding, pi-pi interactions, and charge-transfer interactions with electron-deficient planar aromatic molecules such as 2,4,6-trinitrotoluene (TNT). In this project, we will integrate the sensor molecule into new platforms that utilize surface-enhanced Raman scattering (SERS) as the read-out and demonstrate that they permits both solution and vapor-based sensing of explosives down to the attogram weight scale. The outcome of this proposal will provide us with important knowledge on how to construct future sensor system for explosives with a low rate of false positives.

De senere års stigende fokus på landminer og terrorisme, har skabt et behov for udvikling af hurtige, billige og pålidelige metoder til detektering af sprængstoffer. I 2004 blev en ny type molekylær sensor for sprængstoffer som TNT fremstillet. Sensoren er unik i forhold til de metoder, der normalt bruges til sporing af sprængstoffer, da den er meget selektiv og dermed er meget pålidelig. Den har dog den svaghed, at den ikke er speciel følsom og dermed ikke kan spore meget små mængder sprængstof. Denne problemstilling ønsker vi at løse ved at udvikle nye detektionsplatforme, der kan forstærke det signal som sensoren udsender når den kommer i kontakt med sprængstof. Konkret vil vi lave en platform, hvor vi organiserer sensormolekylerne på en guldoverflade. Dette gøres ved først at bruge en klassisk teknik til dannelse af guldoverflader med håndtag, hvorefter en kemisk teknik, hvor sensormolekylerne ”klikkes” fast til overfladens håndtag, anvendes. Når sensormolekylerne er fastgjort til overfladerne, vil der, som med bølger i vand eller luft, opstå en form for positiv interferens mellem resonansfrekvenserne af sensormolekylerne og overfladen. Dette giver et øget signal ved detekteringen af sprængstofferne og dermed øget følsomhed. Resultaterne fra dette projekt vil herved kunne danne grundlaget for fremstilling at sensorer, der er langt mere pålidelige end dem, der anvendes i dag og som ville kunne spore meget små mængder af sprængstof.